Расчёт трубопровода

В задачу технологического расчета трубопроводов входит определение оптимальных параметров трубопровода (диаметр трубопровода, давление нагнетания насосных станций, толщина стенки трубы, количество насосных станций); расположение перекачивающих станций по трассе трубопровода; расчет режимов эксплуатации трубопровода.

Расчетную толщину стенки трубопровода определяют по формуле

, (2.28)

где

, (2.29)

где – напряжения в трубе от продольных усилий, обусловленных перепадом температур; α =12· 10^-6 град^-1; Е =2, 06· 10⁵ МПа – модуль упругости стали; Δ Т – расчётный температурный перепад; d _вн – внутренний диаметр трубы.

Абсолютные значения величин положительного и отрицательного перепада определяются по формулам

и , (2.30)

где μ =0, 3 – коэффициент Пуассона.

Полученное расчётное значение толщины трубы округляется до ближайшего большего стандартного значения.

Пример 12.

Определить толщину стенки нефтепродуктопровода диаметром 530 мм и длиной 160 км без промежуточных насосных станций, рассчитанного на рабочее давление р= 6, 4 МПа. Температура перекачиваемого нефтепродукта Т_н=282К.

Решение.

По табл. 7 Приложения находим, что для нефтепровода можно использовать прямошовную трубу с контролируемой прокаткой, изготовленную из стали 08ГБЮ (σ _вр=510 МПа, σ _т=350 МПа) или стали 09ГБЮ (σ _вр=550 МПа, σ _т =380 МПа).

При этом способе изготовления согласно таблице k ₁=1, 4. Для диаметра трубопровода 530 мм k ₂= 1, а коэффициент условий работы т ₀=0, 9.

Расчётное сопротивление металла согласно [1] для стали О8ГБК

МПа,

где k ₂=1 – коэффициент надёжности по назначению нефтепровода (для труб с D _н≤ 1000 мм k ₂=1, при D _н> 1000 мм k ₂=1, 05).

Поскольку в нефтепроводе нет промежуточных перекачивающих насосных станций, то коэффициент надёжности по нагрузке k _нагр =1, 1. Тогда по формуле (2.28), полагая ψ =1, определяется предварительное расчётное значение толщины стенки трубопровода

м.

Полученное расчётное значение толщины стенки округляется до ближайшего большего по сортаменту равного, например, δ =0, 007 м. Так как округление произведено до наибольшего стандартного значения с запасом, то нет необходимости рассматривать применение стали 09ГВЮ.

Значения максимального положительного и максимального отрицательного температурных перепадов по формуле (2.30)

град. и град.

В дальнейшем расчете используется бó льшая из величин Δ Т = 92, 9 град.

Величина продольных осевых сжимающих напряжений определяется согласно [1]

МПа.

Знак минус указывает на наличие напряжений от осевых сжимающих усилий. Поэтому необходимо скорректировать принятое ранее значение коэффициента ψ по формуле (2.29)

.

Тогда в соответствии с формулой (2.28) расчётная величина толщины стенки трубопровода

м.

Таким образом, ранее принятая толщина стенки δ =0, 007 м может быть принята как окончательный результат.

3. ЗАДАНИЕ НА РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ

Вариант задания выбирается студентом по числу, образованному двумя последними цифрами зачётной книжки, по таблице 8.

Таблица 8

4. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Тугунов П.И. Типовые расчёты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. Учебное пособие для ВУЗов. [Текст] / П.И.Тугунов, В.Ф.Новосёлов, А.А.Коршак, А.М. Шаммазов. – Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002. – 658 с.

2. Дурнов П.И. Насосы, вентиляторы, компрессоры. [Текст]. / П.И. Дурнов – Киев; Одесса: Виша школа. Головное изд-во, 1985. – 264 с.

3. Черкасский В.М. Насосы, компрессоры, вентиляторы. Учебное пособие для энергетических вузов и факультетов. Изд. 2-е, перераб. и доп. [Текст] / В.М. Черкасский, Т.М. Романова, Р.А. Кауль – М.: «Энергия», 1968. – 304 с.

4. Коннова Г.В. Оборудование транспорта и хранение нефти и газа: учебн. пособие для вузов. [Текст] / Г.В. Коннова. – Ростов н/Д.: Феникс, 2006. – 128 с. (Высшее образование).

5. Калинушкин М.П. Насосы и вентиляторы: учебн. пособие для вузов по спец. «Теплогазоснабжение и вентиляция, 6-е изд. перераб и доп. [Текст] / М.: Высш. школа, 1987. – 176 с.: ил.

5. ВОПРОСЫ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ БИЛЕТОВ

1. Назначение насосов, вентиляторов и компрессоров на нефтегазодобывающих и перерабатывающих предприятиях.

2. Параметры гидромашины (на основе уравнения Бернулли).

3. Классификация нагнетателей. Области применения и принципиальные схемы основных видов нагнетателей.

4. Гидроаэродинамика нагнетателей. Уравнение Л.Эйлера.

5. Влияние конечного количества лопастей и величины их выходного угла на напор.

6. Назначение корпуса нагнетателя.

7. Потери энергии и КПД нагнетателей.

8. Удельная быстроходность (коэффициент быстроходности).

9. Характеристики нагнетателей: индивидуальные, универсальные, совмещённые и т.д.

10. Классификация насосов.

11. Основные элементы и принцип действия центробежного насоса. Производительность центробежного насоса.

12. Характеристики центробежных насосов.

13. Характеристика трубопровода и рабочая точка насоса.

14. Последовательная и параллельная работа центробежных насосов.

15. Неустойчивый режим работы насосов.

16. Подобие насосов: понятие о подобии, формулы подобия (производительность, напор, мощность).

17. Быстроходность центробежного насоса.

18. Кавитация: сущность явления, причины и признаки возникновения.

19. Определение основных геометрических параметров центробежного насоса.

20. Осевая сила в центробежном насосе. Корпуса насосов.

21. Регулирование производительности центробежных насосов: дросселированием, изменением частоты вращения, поворотом направляющих лопастей на входе в рабочее колесо.

22. Устройство и область применения осевых насосов.

23. Определение основных размеров рабочего колеса.

24. Основные элементы и принцип действия поршневого роторного насоса. Средняя подача жидкости однопоршневого насоса.

25. Основные элементы и принцип действия пластинчатого роторного насоса. Производительность пластинчатого роторного насоса.

26. Основные элементы и принцип действия шестерёнчатого насоса, производительность, характеристика.

27. Особенности и принцип действия винтового насоса.

28. Вихревые насосы: принцип действия, конструктивное исполнение, характеристики.

Неравномерность подачи насосов.

29. Влияние вязкости перекачиваемой жидкости на энергетические характеристики насоса.

30. Поршневые насосы: принцип действия, индикаторная диаграмма, производительность, мощность, КПД. Неравномерность всасывания и подачи насоса.

31. Теоретические и действительные характеристики поршневых насосов. Регулирование производительности.

32. Устройство и принцип действия центробежных вентиляторов, характеристики.

33. Типы и конструкции центробежных вентиляторов. Регулирование производительности вентиляторов.

34. Схема и конструктивное исполнение осевого вентилятора. Классификация осевых вентиляторов. Характеристики вентиляторов.

35. Основы теории термодинамического процесса сжатия газа.

36. Классификация компрессоров.

37. Классификация поршневых компрессоров. Принцип действия одноступенчатого компрессора.

38. Основные параметры поршневых компрессоров. Регулирование подачи компрессора.

39. Процессы сжатия газа в многоступенчатом компрессоре.

40. Пластинчатый и винтовой компрессоры: принцип работы, конструктивное исполнение.

41. Турбокомпрессор: принцип работы, конструктивное исполнение, характеристики.

42. Элементы компрессорных установок: фильтры, масловлагоотделители, газосборники, предохранительные клапаны, холодильники.

43. Автоматизация поршневых компрессорных установок.

44. Общая характеристика средств транспортировки нефти и нефтепродуктов: железнодорожный, водный, автомобильный, трубопроводный транспорт.

45. Трубопроводный транспорт: классификация, характеристики, схемы перекачки, трассы и профили трубопроводов.

46. Гидравлический расчёт трубопроводов.

47. Сортамент и элементы трубопроводных коммуникаций; арматура трубопроводов.

48. Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов.

49. Классификация и состав природных и искусственных газов.

50. Основные законы газового состояния.

51. Общие сведения о транспортировке газа.

52. Гидравлический расчет трубопроводов для транспортировки сжиженных углеводородных газов.

53. Газонаполнительные станции газопроводов.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1